JP3808605B2

JP3808605B2 - 加振装置

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Publication number: JP3808605B2
Application number: JP26027097A
Authority: JP
Inventors: 豊坂本; 栄治杉本
Original assignee: Delta Tooling Co Ltd
Current assignee: Delta Tooling Co Ltd
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: JPH1190331A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下方向の加振装置に関し、更に詳しくは、複数の永久磁石の反発力を利用して上下方向に振動を発生させる１軸加振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある構造体の振動特性を調べるために、人為的に振動を発生させる加振装置が使用されている。また、加振装置としては、動電型のものと不釣り合い質量やカム式のものとが一般に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランク等のリンク機構を使用した加振装置では、駆動モータに直接負荷が加わることから比較的大きな駆動モータが必要となり、動電型の場合、低周波の対応ができないという問題があった。
また、装置自体が大規模なため、設置場所の確保及び工事が必要となるばかりか、発熱量が大きいことから強制空冷が必要となり、ファン等の排気音により異音評価ができないという問題があった。
さらに、上記加振装置はいずれも構成が複雑で、重たく、かつ、高価であることから、軽量で安価なものが望まれていた。
【０００４】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の永久磁石を組み込むことにより、コンパクトで騒音の少ない安価な上下方向の１軸加振装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、ベースプレートと、該ベースプレートに対し上下方向に摺動自在に取り付けられた浮上ユニットと、互いに離間し同一磁極が対向する複数対の永久磁石と、該複数対の永久磁石の一つである第１永久磁石を駆動する第１アクチュエータと、上記浮上ユニットに接続され浮上ユニットを上下方向に振動させる第２アクチュエータとを備え、上記第１永久磁石を水平方向に摺動自在に上記ベースプレートに取り付けるとともに、上記第１永久磁石に対向する第２永久磁石を上記浮上ユニットに固定し、上記第１アクチュエータにより上記第１永久磁石を水平方向に周期的に往復移動させて上記第１永久磁石と第２永久磁石との対向面積を変化させるとともに上記第２アクチュエータを作動させることにより、上記浮上ユニットを上下方向に振動させるようにしたことを特徴とする加振装置である。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、上記第１アクチュエータを動電型アクチュエータで構成したことを特徴とする。
【０００７】
さらに、請求項３に記載の発明は、上記第１アクチュエータに負荷質量調整手段を取り付け、該負荷質量調整手段により上記第１永久磁石に加わる水平方向の荷重をキャンセルするようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、上記第１及び第２永久磁石以外の複数対の永久磁石のうち、互いに対向する永久磁石の一方を他方に対し水平方向に移動させて対向面積を変化させることにより浮上ユニットの上下位置を調整するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
互いに離間し同一磁極を対向させた少なくとも二つの永久磁石を有する磁性バネ構造体の場合、離間した永久磁石同士は非接触のため、構造体自体の摩擦損失等を無視すると、その静特性は入力時（行き）と同一ライン上を非線形で出力され（帰り）、さらに、非接触対偶特有の自由度、浮上制御系の不安定度を利用することにより、小さな入力で静磁界（磁石の配置）を変化させることで負の減衰を生じやすい。
【００１０】
本発明はこの事実に着目してなされたものであり、二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは外力により入力側（行き）と出力側（帰り）で変化させ、その運動系内で反発力に変換させることにより、二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の反発力より出力側の反発力を大きくしている。
【００１１】
以下、その基本原理について説明する。
図１は、入力側と出力側における二つの永久磁石２，４の平衡位置を示した模式図で、図２は、いずれか一方の永久磁石に加えられた荷重と、二つの永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示した磁性バネ構造体の基本特性を示している。
【００１２】
図１に示されるように、永久磁石２に対する永久磁石４の入力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれｘ_０，ｋ_１とし、出力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれｘ_１，ｋ_２とすると、ｘ₀〜ｘ₁の間で面積変換が行われ、各平衡位置では次の関係が成立する。
−ｋ_１／ｘ_０＋ｍｇ＝０
−ｋ_２／ｘ_１＋ｍｇ＝０
ｋ_２＞ｋ_１
【００１３】
従って、その静特性は、図２に示されるように負の減衰特性を示し、位置ｘ_１と位置ｘ_０におけるポテンシャルの差が発振のポテンシャルエネルギと考えることができる。
【００１４】
また、図１のモデルを製作し、荷重と変位量との関係を、荷重を加える時間を変えて実測したところ、図３に示されるようなグラフが得られた。これは、二つの永久磁石２，４が最近接位置に近づくと、大きな反発力が作用すること、また、平衡位置からの変位量が微小に変化すると摩擦損失が磁性バネのダンパー効果により発生し、そのことにより減衰項が現れたものと解釈される。
【００１５】
図３において、（ａ）は一定荷重を加えた場合のグラフで、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順で荷重を加えた時間が短くなっている。すなわち、荷重の加え方により静特性が異なり、荷重を加える時間が長いほど力積が大きい。
【００１６】
また、希土類磁石は、磁化の強さが磁界に依存しない。つまり、内部磁気モーメントが磁界による影響を受けにくいので、減磁曲線上で磁化の強さはほとんど変化せず、ほぼその飽和磁化の強さの値を保っている。従って、希土類磁石では、端面上に磁荷が均一に分布していると仮定したチャージモデルを用いて、入出力が考えられる。
【００１７】
図４はその考え方を示しており、磁石を最小単位の磁石の集合と定義し、各単位磁石間の力の関係を三つに分類して計算したものである。
（ａ）吸引（ｒ，ｍとも同一なので、２タイプを１つで定義する）
ｆ⁽¹⁾＝（ｍ^２／ｒ^２）ｄｘ_１ｄｙ_１ｄｘ_２ｄｙ_２
ｆ_x ⁽¹⁾＝ｆ⁽¹⁾ｃｏｓθ
ｆ_z ⁽¹⁾＝ｆ⁽¹⁾ｓｉｎθ
（ｂ）反発
ｆ_x ⁽²⁾＝ｆ⁽²⁾ｃｏｓθ
ｆ_z ⁽²⁾＝ｆ⁽²⁾ｓｉｎθ
（ｃ）反発
ｆ_x ⁽³⁾＝ｆ⁽³⁾ｃｏｓθ
ｆ_z ⁽³⁾＝ｆ⁽³⁾ｓｉｎθ
従って、
−ｆ_x＝２ｆ_x ⁽¹⁾−ｆ_x ⁽²⁾−ｆ_x ⁽³⁾
−ｆ_z＝２ｆ_z ⁽¹⁾−ｆ_z ⁽²⁾−ｆ_z ⁽³⁾
ここで、クーロンの法則は次のように表されるので、

上記−ｆ_x，−ｆ_zを磁石の寸法の範囲で積分して力を求めることができる。
【００１８】
これを図５に示されるように、対向する磁石を各磁気ギャップ毎に完全にラップした状態（ｘ軸移動量＝０ｍｍ）から完全にずれた状態（ｘ軸移動量＝５０ｍｍ）まで移動させて計算したのが図６のグラフである。ただし、「内部磁気モーメントは一定」と定義してあるが、磁気ギャップが小さいときは磁石の周辺で乱れが生じるので、補正している。
【００１９】
上記計算結果は実測値とも略一致しており、図２のポイントａからｂに移動させる力がｘ方向荷重で、出力はｚ方向荷重で表されており、不安定系故の入力＜出力の関係が静的に明確になっている。
【００２０】
また、図７は、図５に示される磁石の離間距離を３ｍｍに保持し、完全にずれた状態から完全にラップした状態まで移動させ、さらにこの状態から完全にずれた状態まで移動した時の関係を表したグラフである。このグラフは、ｘ方向荷重の絶対値は同じで出力方向が逆になって出てくる特性で、完全ラップ状態に近づく場合は抵抗つまり減衰となり、完全ラップ状態から完全にずれた状態に移行する場合は加速されることを示している。
【００２１】
また、図８に示されるように、対向する磁石の回転角度を変化させると、図９に示されるようなグラフが得られた。当然のことながら、対向面積が減少すると最大荷重が減少し、所定の入力を加えることによる面積変換を介して出力を変化させることが可能なことを示している。
【００２２】
図１０は、永久磁石としてネオジム系磁石を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフであり、反発力は質量増加とともに増加する。ここで、反発力Ｆは、
Ｆ∝Ｂｒ^２×（幾何学的寸法）Ｂｒ：磁化の強さ
で表され、幾何学的寸法とは、対向する磁石の離間距離、対向面積、磁束密度、磁界の強さ等により決定される寸法を意味する。磁石材料が同一の場合、磁化の強さ（Ｂｒ）は一定であるので、幾何学的寸法を変化させることにより磁石の反発力を変えることができる。
【００２３】
図１１は、永久磁石２，４の一方を他方に対しスライドさせて対向面積を変化させることにより幾何学的寸法を変化させるようにしたスライド型原理モデルを示している。
【００２４】
図１１に示されるように、永久磁石２は基台６に摺動自在に取り付けられており、直動スライダ８は基台６に固定されるとともに、上方に垂直に立設せしめられている。直動スライダ８にはＬ型アングル１０が上下動自在に取り付けられており、Ｌ型アングル１０の下面には、永久磁石４が永久磁石２に対し同一（反発）磁極を対向させた状態で固定されている。
【００２５】
上記構成のスライド型原理モデルにおいて、永久磁石２，４として５０ｍｍＬ×２５ｍｍＷ×１０ｍｍＨのもの（商品名：NEOMAX-39SH）を使用するとともに、合計質量３.１３５ｋｇの負荷を使用して、永久磁石２をスライドさせたところ、図１２に示されるような結果が得られた。
【００２６】
図１２は、入出力の実験値を仕事（Ｊ）で示したもので、約０．５Ｊの入力仕事に対し約４Ｊの出力仕事が得られており、対向する二つの永久磁石２，４で構成される磁性バネが有する負の減衰特性を利用することにより、あるいは、静磁エネルギを変化させることにより小さな入力仕事で大きな出力仕事を引き出すことが可能となる。
【００２７】
図１３は、上記スライド型原理モデルの応用例を示す振動発生機構を示している。
図１３に示される振動発生機構は、摺動自在の第１永久磁石１２と、第１永久磁石１２から所定距離離間し上下動自在の第２永久磁石１４と、第１永久磁石１２に連結されたリンク機構１６と、リンク機構１６を介して第１永久磁石１２をスライドさせるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等の駆動源１８とを備えており、第１永久磁石１２と第２永久磁石１４は、同一（反発）磁極が対向した状態で配置されている。リンク機構は、第１永久磁石１２に連結されたロッド２０と、ロッド２０の略中間部に回動自在に連結された一端を有する第１レバー２２と、第１レバー２２の他端に回動自在に連結された第２レバー２４と、第１レバー２２の略中間部に回動自在に連結された一端を有する第３レバー２６とを備えており、第２レバー２４の他端は、例えばベースプレート等の基台２８に回動自在に取り付けられるとともに、第３レバー２６の他端は、駆動源１８の往復軸１８ａに連結されている。また、ロッド２０の第１永久磁石１２との連結端部の反対側の端部は、ロッド保持部３０に遊挿されるとともに、ロッド２０に固着されたストッパ３２とロッド保持部３０との間のロッド２０には負荷調整手段としてのスプリング３４が巻装されている。
【００２８】
上記構成において、第２永久磁石１４に負荷Ｗを加えた状態で、駆動源１８からリンク機構１６を介して第１永久磁石１２を水平方向に往復移動させると、第１永久磁石１２に対し同一磁極が対向する第２永久磁石１４は上下方向に移動する。すなわち、図１３の振動発生機構は、対向する一対の永久磁石１２，１４の対向面積を周期的に変化させることより励振を発生し、上下方向の周期的な振動を発生させる。
【００２９】
なお、第２永久磁石１４に加えられる負荷Ｗに応じて、第１及び第２永久磁石１２，１４の片側に一対の永久磁石３６，３８と、その反対側にもう一対の永久磁石４０，４２とを同一磁極を対向させて配置することもできる。この構成において、第２永久磁石１４と、その両側に配置される永久磁石３８，４２とを例えば頂板４４に固着させる一方、頂板４４を基台２８に対し複数のリニアシャフト（垂直軸）等を介して上下方向に摺動自在に取り付けることにより、負荷Ｗに周期的振動を発生させることが可能である。
【００３０】
上記構成をさらに詳述すると、固定磁石３６，３８，４０，４２で荷重を支持するとともに、平衡点と加振磁石（第１永久磁石１２）のボリュームで振幅を仮設定し、加振磁石１２のスライド移動により上下方向の振動を発生させる。また、加振磁石１２のストローク量については、荷重曲線、振幅及び負荷質量で設定する。その中心が基準位置となり駆動源１８の中立位置とし、中立位置に設定するためにアシストメカ（負荷調整用スプリング３４等）で荷重の谷を設定する。ここで荷重の谷とは、第２永久磁石１４を介して加振磁石１２に加わる水平方向荷重が駆動源のアシストメカでキャンセルされ、釣り合った状態になっている位置をいう。
【００３１】
また、加振磁石１２の水平方向のストローク量で上下方向の上死点と下死点が決定され、上下各死点における加振磁石１２の第２永久磁石１４に対するラップ量とギャップ量で各点の水平方向及び上下方向の荷重が決定される。さらに、駆動源１８のアシストメカのバネ定数については、上下各死点における水平方向荷重で決定される。
【００３２】
なお、上記構成において、互いに対向する永久磁石３６，３８及び４０，４２に代えて複数（例えば２本）のコイルスプリング等の弾性部材を使用することもでき、弾性部材の復元力を利用して第２永久磁石１４に加えられる負荷Ｗを支持することもできる。
【００３３】
次に、上記構成の振動発生機構の制御について説明する。
ＶＣＭ等の駆動源１８の駆動波としてｓｉｎ波あるいはランダム波等が使用され、ＶＣＭ等を所定の位置や加速度に制御（フィードバック）するためには、図１４の機械モデルで示されるように、ＶＣＭの動きを感知するポテンショメータ等のセンサが必要となる。
【００３４】
すなわち、駆動波としてｓｉｎ波を使用した場合、加振台（図１３における頂板４４）の動きを感知し振幅制御を行う場合、ロータリエンコーダやポテンショメータ等の位置センサが必要となり、加振台の加速度を感知し加速度制御を行う場合、加速度センサが必要となる。また、駆動波としてランダム波を使用した場合、加振台の動きを感知するロータリエンコーダ等の位置センサが必要となる。
【００３５】
図１５は、駆動源１８としてＶＣＭを使用し、ＶＣＭを図１６に示されるｓｉｎ波で駆動する場合のクローズドループ制御のブロック図を示している。
図１５において、ｓｉｎ波テーブル４６から所定のタイミング（例えば１ｍｓｅｃ毎）でＤ／Ａ（デジタルーアナログ変換器）４８にデータを出力し、その電圧値をＰＷＭ（パルス幅変調）制御アンプ等のＶＣＭ用アンプ５０に入力し、ＶＣＭ１８を駆動する。ＶＣＭ１８にはポテンショメータ５２が接続されており、ポテンショメータ５２の値と出力を比較器５４で比較するとともに、その差分をＤ／Ａ４８に出力してＶＣＭ１８を目的の位置まで駆動する。また、ｓｉｎ波テーブル４６を例えばパソコン等に接続し、パソコンからｓｔａｒｔコマンドを送信することによりｓｉｎ波テーブル４６から所定のｓｉｎ波を出力し、ｓｔｏｐコマンドあるいはｃｌｅａｒコマンドが送信されるまで出力し続けるようにすることもできる。
【００３６】
また、駆動波として図１７に示されるようなランダム波を使用することも可能で、パソコンから送信されるｓｔａｒｔコマンドに基づいて所定のタイミングでアンプ５０より振幅値を出力し、ＶＣＭ１８が目的の位置に設定されるようクローズドループ制御を行うとともに、次のデータがアンプ５０から送信されるまでその出力を保持することができる。
【００３７】
図１８及び図１９は、図１３の振動発生機構をさらに具体化するとともに低周波振動のみならず高周波振動をも発生できるようにした上下方向の１軸加振装置Ｍを示している。この加振装置Ｍは、ベースプレート５６と、４本のリニアシャフト５８,…,５８を介してベースプレート５６に取り付けられベースプレート５６から所定距離離間した頂板６０と、浮上ユニット６２とを備えている。
【００３８】
ベースプレート５６の略中央部には、図２０に示される動電型アクチュエータ６４が固定されている。動電型アクチュエータ６４は、ホルダ６６と、ホルダ６６の両側に設けられた磁気回路６８，６８（図２０では片側のみ示されている）と、ホルダ６６の下面に取り付けられたリニアベアリング７０と、取付台７２に固定されリニアベアリング７０が摺動自在に取り付けられたリニアガイド７４とを備えている。
【００３９】
磁気回路６８，６８はホルダ６６の両端に巻回されたコイル（図示せず）と、ホルダ６６の各側においてコイルと上下方向（ホルダ６６の摺動面に対し垂直な方向）に所定距離離間した複数の永久磁石（図示せず）とからなり、コイルを挟んで上下に配設された永久磁石は逆磁極が対向している。
【００４０】
上記構成の磁気回路に励磁電流を流すと、フレミングの左手の法則に基づいてコイルには力が加わり、ホルダ６６がリニアガイド７４に沿って移動する。したがって、コイルにパルス励磁電流を流すと、コイルはホルダ６６と一体的に往復運動を行う。すなわち、動電型アクチュエータ６４は、電気エネルギを機械的エネルギに変換する。
【００４１】
リニアガイド７４の一端部近傍において、ホルダ６６の摺動方向に延在するシャフト７６の一端が固定されたブラケット７８が取付台７２に螺着されており、シャフト７６の周囲にはバランススプリング（コイルスプリング）８０が巻回されている。バランススプリング８０は、アーム８２を介してホルダ６６の一端に螺着されたガイドプレート８４とブラケット７８に挟持されており、負荷質量調整手段として作用する。ガイドプレート８４の内面にはブッシュ８６が取り付けられており、シャフト７６との摺動抵抗を小さくしている。また、ホルダ６６はプレート８８を介して可動部水平位置検出センサ９０に連結されるとともに、ホルダ６６の上面には第１永久磁石９２が固着されている。
【００４２】
一方、浮上ユニット６２は、リニアブッシュ９４,…,９４を介してリニアシャフト５８,…,５８に摺動自在に取り付けられており、動電型アクチュエータ６４に固着された第１永久磁石９２と同一磁極が対向する第２永久磁石９６が浮上ユニット６２の下面に固着されている。また、浮上ユニット６２にはテーブルフレーム９８を介して加振テーブル１００が取り付けられている。
【００４３】
また、リニアシャフト５８,…,５８の上端に固定された頂板６０にはＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等のアクチュエータ１０２が固定されており、アクチュエータ１０２の駆動軸は逆Ｕ字状のアーム１０４を介して浮上ユニット６２に連結されている。
【００４４】
図１８及び図１９をさらに参照すると、動電型アクチュエータ６４の両側には重量調整機構１０６，１０６が配設されており、重量調整機構１０６，１０６の各々は、駆動モータ１０８と、駆動モータ１０８に連結されたスライドスクリュー１１０と、スライドスクリュー１１０と螺合するスライドナット（図示せず）と、スライドナットに取り付けられた永久磁石１１２とを備えている。
【００４５】
また、永久磁石１１２と同一磁極が対向する永久磁石１１４（図１９では片側のみ示されている）が浮上ユニット６２を構成するテーブルフレーム９８の下面に固定されており、動電型アクチュエータ６４の両側の各々で二つの永久磁石１１２，１１４の反発力を利用して浮上ユニット６２を浮上させるとともに、動電型アクチュエータ６４の取付台７２に固定されたテーブル上下位置検出センサ１１６により加振テーブル１００の上下位置を検出している。
【００４６】
図２１は、図１８乃至図２０に示される加振装置Ｍのブロック図を示している。
図２１に示されるように、動電型アクチュエータ６４と、頂板６０に固定されたアクチュエータ１０２と、重量調整機構１０６，１０６の駆動モータ１０８，１０８は全てアクチュエータドライバ１１８を介して制御ユニット（ＭＰＵ）１２０に接続されており、各アクチュエータは、インターフェース（ＲＳ−２３２Ｃ）１２２を介して制御ユニット１２０に接続された端末機（図示せず）により適宜制御される。制御ユニット１２０にはさらに、可動部水平位置検出センサ９０とテーブル上下位置検出センサ１１６が接続されており、可動部水平位置検出センサ９０からの信号を受けて動電型アクチュエータ６４のホルダ６６は目的の位置まで駆動される一方、上下位置検出センサ１１６からの信号を受けて重量調整機構１０６，１０６の駆動モータ１０８，１０８が作動することにより加振テーブル１００は一定の高さに保持される。
【００４７】
上記構成の加振装置Ｍの作用を以下説明する。
ある対象物を加振テーブル１００に載置して、その振動特性を調べる場合、加振テーブル１００に載置される質量負荷の大きさに応じて浮上ユニット６２が下降する。しかしながら、浮上ユニット６２の上下位置はテーブル上下位置検出センサ１１６により検出されており、このテーブル上下位置検出センサ１１６からの信号を受けて、重量調整機構１０６，１０６の駆動モータ１０８，１０８がスライドスクリュー１１０，１１０を所定の方向に回転させる。スライドスクリュー１１０，１１０はスライドナットと螺合しているので、スライドスクリュー１１０，１１０の回転に伴い、スライドナットと永久磁石１１２，１１２とは一体的に摺動する。その結果、永久磁石１１２，１１２と対応する永久磁石１１４，１１４との対向面積が変化することになり反発力が変化する。本願発明では、加振テーブル１００に載置される質量負荷の大きさに応じて、永久磁石１１２，１１２，と永久磁石１１４，１１４の対向面積を変化させることにより、浮上ユニット６２の高さを略一定に保持している。
【００４８】
この状態で、動電型アクチュエータ６４の磁気回路６８，６８にある周波数のパルス励磁電流を流すと、上述したようにホルダ６６と第１永久磁石９２とが一体的にリニアガイド７４に沿って往復運動を行う。その結果、互いに対向する第１及び第２永久磁石９２，９６の対向面積が周期的に変化して反発力が変化することとなり、浮上ユニット６２は上下方向の周期的な振動を行う。なお、ホルダ６６の中立位置（上述）は、質量負荷の大きさに応じてバランススプリング８０が適宜伸縮することにより決定される。
【００４９】
ここで、動電型アクチュエータ６４のみを作動させただけでは、１０Ｈｚまでの低周波振動しか発生させることができないが、頂板６０に固定されたアクチュエータ１０２を作動させて、駆動軸の上下振動をアーム１０４を介して浮上ユニット６２に伝達することにより２０Ｈｚまでの振動を発生させることができる。
【００５０】
なお、動電型アクチュエータ６４及びアクチュエータ１０２は、例えば図１５に示されるクローズドループ制御と同様の制御に基づいて駆動されるので、その詳細については省略する。
【００５１】
図２２乃至図２４のグラフは、振動振幅をそれぞれ１０ｍｍ、７ｍｍ、５ｍｍの一定値に設定した場合の加振装置Ｍの加振特性を示している。
図２２乃至図２４に示されるように、本発明にかかる加振装置Ｍは、いずれの振幅に対しても、０.１〜２０Ｈｚの周波数領域において良好な加振特性を示しているのに対し、従来のある加振装置は２Ｈｚ以下の低周波領域においては作動しない。なお、加速度（Ｇ）の大きさは、アクチュエータ１０２の能力に依存し、アクチュエータ１０２の能力を大きくすることにより加速度（Ｇ）を大きくすることができる。また、図中理論値とは、全ての抵抗が０で、どの周波数においても装置が完全に追従した場合の値であり、周波数の二乗に比例して大きくなる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、第１永久磁石を駆動する第１アクチュエータ（動電型アクチュエータ６４）と、浮上ユニットに接続され浮上ユニットを上下方向に振動させる第２アクチュエータ（アクチュエータ１０２）とを設け、第１アクチュエータにより第１永久磁石を水平方向に周期的に往復移動させて第１永久磁石と第２永久磁石との対向面積を変化させるとともに第２アクチュエータを作動させることにより、浮上ユニットを上下方向に振動させるようにしたので、コンパクトな構成で２０Ｈｚまでの周波数にも対応できる安価な加振装置を提供することができる。
【００５３】
また、請求項２に記載の発明によれば、第１アクチュエータを動電型アクチュエータで構成したので、騒音が少なくコンパクトで安価な加振装置を実現することができる。
【００５４】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、第１アクチュエータに負荷質量調整手段を取り付け、この負荷質量調整手段により第１永久磁石に加わる水平方向の荷重をキャンセルするようにしたので、負荷質量の大きさに関係なく所望の振動を発生させることができる。
【００５５】
また、請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２永久磁石以外の永久磁石のうち、互いに対向する永久磁石の一方を他方に対し水平方向に移動させて対向面積を変化させることにより浮上ユニットの上下位置を調整するようにしたので、負荷質量の大きさに関係なく浮上ユニットの高さを略一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる加振装置に採用した磁性バネにおいて、二つの永久磁石の入力側と出力側の平衡位置を示した模式図である。
【図２】図１の磁性バネにおいて、加えられた荷重と永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示す基本特性のグラフである。
【図３】実測された荷重と変位量との関係を示すグラフである。
【図４】永久磁石の端面上に磁荷が均一に分布していると仮定したチャージモデルにおける入出力の考え方を示す模式図であり、（ａ）は吸引を、（ｂ）は反発を、（ｃ）は（ｂ）とは異なる部位の反発をそれぞれ示している。
【図５】同一磁極を対向させた永久磁石において、一方を他方に対し移動させた（対向面積を変えた）場合の模式図である。
【図６】図５に基づいて計算した場合のＸ軸移動量に対するＸ軸及びＺ軸方向の荷重を示すグラフである。
【図７】図５の永久磁石の離間距離を一定に保持し、一方を他方に対し完全にずれた状態から完全にラップした状態まで移動し、さらにこの状態から完全にずれた状態まで移動させた時の変位量と荷重との関係を示すグラフである。
【図８】同一磁極を対向させた永久磁石において、一方を他方に対し回転させた（対向面積を変えた）場合の模式図である。
【図９】図８に基づいて永久磁石を回転させた場合の対向面積に対する最大荷重を示すグラフである。
【図１０】永久磁石としてネオジム系磁石を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフである。
【図１１】永久磁石の対向面積を変化させることにより幾何学的寸法を変化させるようにしたスライド型原理モデルの斜視図である。
【図１２】図１１のスライド型原理モデルにより得られた入出力の関係を示すグラフである。
【図１３】図１１のスライド型原理モデルの応用例を示す振動発生機構の概略斜視図である。
【図１４】図１３の振動発生機構の機械モデルを示す概略図である。
【図１５】振動発生機構の駆動源としてＶＣＭを使用するとともに、ＶＣＭをｓｉｎ波で駆動する場合のクローズドループ制御のブロック図である。
【図１６】駆動波として使用されるｓｉｎ波を示すグラフである。
【図１７】駆動波として使用されるランダム波を示すグラフである。
【図１８】本発明にかかる１軸加振装置の斜視図である。
【図１９】図１８の加振装置の分解斜視図である。
【図２０】図１８の加振装置に設けられた動電型アクチュエータの部分断面斜視図である。
【図２１】図１８の加振装置の駆動制御系のブロック図である。
【図２２】振動振幅を１０ｍｍの一定値に設定した場合の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示している。
【図２３】振動振幅を７ｍｍの一定値に設定した場合の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示している。
【図２４】振動振幅を５ｍｍの一定値に設定した場合の図１８の加振装置の加振特性を示すグラフであり、（ａ）は０〜２０Ｈｚの周波数領域における特性を、（ｂ）は０〜５Ｈｚの周波数領域における特性を示している。
【符号の説明】
６０頂板
６２浮上ユニット
６４動電型アクチュエータ
８０バランススプリング
９０可動部水平位置検出センサ
９２第１永久磁石
９６第２永久磁石
１００加振テーブル
１０２アクチュエータ
１０６重量調整機構
１１２，１１４永久磁石
１１６テーブル上下位置検出センサ
Ｍ加振装置

Claims

ベースプレートと、該ベースプレートに対し上下方向に摺動自在に取り付けられた浮上ユニットと、互いに離間し同一磁極が対向する複数対の永久磁石と、該複数対の永久磁石の一つである第１永久磁石を駆動する第１アクチュエータと、上記浮上ユニットに接続され浮上ユニットを上下方向に振動させる第２アクチュエータとを備え、上記第１永久磁石を水平方向に摺動自在に上記ベースプレートに取り付けるとともに、上記第１永久磁石に対向する第２永久磁石を上記浮上ユニットに固定し、上記第１アクチュエータにより上記第１永久磁石を水平方向に周期的に往復移動させて上記第１永久磁石と第２永久磁石との対向面積を変化させるとともに上記第２アクチュエータを作動させることにより、上記浮上ユニットを上下方向に振動させるようにしたことを特徴とする加振装置。
上記第１アクチュエータを動電型アクチュエータで構成した請求項１に記載の加振装置。
上記第１アクチュエータに負荷質量調整手段を取り付け、該負荷質量調整手段により上記第１永久磁石に加わる水平方向の荷重をキャンセルするようにした請求項１または２に記載の加振装置。
上記第１及び第２永久磁石以外の複数対の永久磁石のうち、互いに対向する永久磁石の一方を他方に対し水平方向に移動させて対向面積を変化させることにより浮上ユニットの上下位置を調整するようにした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加振装置。